Metode za izboljšanje izkoristka pDNA Slovenija

Proizvodnja plazmidne DNA (pDNA) temelji na genetski rekombinaciji, ki vključuje povezovanje ciljnega gena in drugih elementov v kovalentno zaprto krožno strukturo. Fermentacija z visoko celično gostoto Escherichia coli in čiščenje sta glavna načina za proizvodnjo pDNA.

Razvoj celične in genske terapije (CGT) ter mRNA je prinesel več možnosti za preprečevanje epidemičnih bolezni in zdravljenje redkih bolezni. Industrijska proizvodnja CGT in mRNA zahteva visokokakovostna pDNA. Zato, optimizirano fermentacijo E. coli in visok izkoristek pDNA so ključnega pomena za stroškovno učinkovitost CGT in mRNA cepiv/zdravil.

1. Naraščajoče povpraševanje po pDNA

Po ameriškem poročilu o trgu proizvodnje plazmidne DNA naj bi trg CGT zrasel s 7.2 milijarde USD leta 2023 na 23.3 milijarde USD leta 2028. Poleg tega bo genska terapija postala prevladujoča smer CGT. Vedno večje število terapij CGT je odobrenih za lansiranje na trg in vse več cevovodov prehaja v klinično fazo. Posledično se povpraševanje po pDNK strmo poveča.

Poleg terapij s CGT je pDNA bistvena surovina za proizvodnjo mRNA cepiv. Z nenehnimi inovacijami tehnologije mRNA na področju cepiv proti nalezljivim boleznim, cepiv proti raku in zdravljenja redkih bolezni bo hitro raslo tudi povpraševanje po pDNA.

2. Metode za izboljšanje izkoristka pDNA

Z naraščajočim povpraševanjem po plazmidni DNA je trenutni razvoj tehnologije osredotočen na optimizacijo strategij fermentacije za izboljšanje izkoristka pDNA. Ključni pogoji za razvoj predhodnega procesa vključujejo komponente gojišča kulture, temperaturo, pH, raztopljeni kisik (DO), specifično stopnjo proizvodnje in strategije dovajanja šarž.

Gojišče: Gojišče za fermentacijo E. coli ki se uporablja pri proizvodnji plazmidov, je običajno polsintetični medij. Sestavljen je iz virov ogljika, virov dušika, anorganskih soli in elementov v sledovih. Med njimi so za rast ključne vrste virov ogljika in dušika E. coli in kopičenje izdelkov. Pogosto uporabljena vira ogljika sta glukoza in glicerol, viri dušika pa vključujejo organske in anorganske vire dušika. Poleg tega lahko previsoko razmerje med ogljikom in dušikom (C/N) upočasni rast bakterijskega seva, medtem ko lahko pretirano nizko razmerje C/N spodbuja hitro rast, vendar omeji kopičenje produkta.

temperature: Optimalna temperatura za rast E. coli je 37°C. Vendar se lahko pri šaržni fermentaciji uporabijo nižje temperature (30-37 °C), da se zmanjša največja specifična proizvodna stopnja, s čimer se poveča replikacija plazmida. Pri toplotno občutljivih plazmidih lahko povišanje temperature na 42 °C povzroči podvojitev števila kopij plazmida.

pH: Optimalen pH za rast E. coli je 7±0.2. pH fermentacijske juhe se običajno vzdržuje s kislinsko-bazičnimi črpalkami.

DO: kritično območje koncentracije raztopljenega kisika za E. coli je 20%-30%. Nezadostna količina raztopljenega kisika lahko privede do čezmerne proizvodnje ocetne kisline, kar vpliva na rast bakterij in celo povzroči avtolizo bakterij. Prekomerna količina raztopljenega kisika lahko povzroči zastrupitev s kisikom. Dejavniki, ki vplivajo na raztopljeni kisik, vključujejo hitrost mešanja, stopnjo prezračevanja itd.

Fed-batch strategija: Za proizvodnjo plazmidov se pogosto izbere šaržna fermentacija. Prvič, ugoden je za doseganje fermentacije z visoko gostoto celic E.coli, posledično več biomase, ki služi kot osnova za visok donos. Drugič, prehitra rast Escherichie coli vpliva na stabilnost plazmida. Dodajanje restriktivnih hranil s serijsko hranjenjem lahko racionalno nadzoruje stopnjo rasti E. coli, s čimer se poveča izkoristek plazmida. Strategija nadzora DO-stat se običajno uporablja za uravnavanje dovajanja med plazmidno fermentacijo. Obstajajo tudi raziskave, ki kažejo na izvedljivost strategije pH-stat.

3. Storitve, ki jih zagotavlja Yaohai Bio-Pharma

Yaohai Bio-Pharma je razvila zrelo platformo za proizvodnjo plazmidov. Poleg tega je Yaohai Bio-Pharma optimiziral osnovno gojišče kulture, krmni medij in strategijo nadzora fermentacije. V 30-urnem ciklu gojenja plazmid preseže 1 g/l.

Poleg tega je Yaohai Bio-Pharma sposoben zagotoviti rešitve za optimizacijo procesov, ki temeljijo na metodah enega faktorja ali metod načrtovanja poskusov (DoE) za različne plazmide in gostiteljske bakterije. Yaohai Bio-Pharma želi izpolniti zahteve strank po visokem izkoristku in kakovosti plazmidov.

Yaohai Bio-Pharma prav tako aktivno išče institucionalne ali individualne globalne partnerje in ponuja najbolj konkurenčno nadomestilo v industriji. Če imate kakršna koli vprašanja, se obrnite na: [email protected]